Схема модуля защиты Li-Ion аккумулятора от глубокого разряда

Нам часто требуется, чтобы портативные электронные устройства работали от встроенного аккумулятора в течение определенного периода времени, который зачастую слишком велик для его возможностей. Широко используемые литий-ионные аккумуляторы, несмотря на их несомненные преимущества, имеют один недостаток: чрезмерный разряд отрицательно влияет на срок их службы.

Описываемый модуль защитит одиночный литий-ионный или литий-полимерный элемент, например, 18650, от глубокого разряда. На рисунке ниже представлена ​​принципиальная схема платы защиты. Базовым компонентом является операционный усилитель (ОУ) MCP6001, выполняющий роль компаратора. Он имеет ряд преимуществ, которые были использованы в данном проекте:

  • низкое напряжение питания (от 1,8 до 6 В);
  • низкое потребление тока (обычно 100 мкА);
  • выходное напряжение, близкое к напряжению питания;
  • небольшой корпус (СОТ23-5).

Выход ОУ подключен напрямую к затвору транзистора MOSFET-P, который управляет нагрузкой. Элемент LM385-1.2 служит источником опорного напряжения 1,235 В. Резистор R1 обеспечивает протекающий через него ток величиной примерно 28 мкА при напряжении питания 3,5 В.

Минимальное значение тока стабилизации для LM385-1.2 составляет 10 мкА, поэтому корректная работа элемента обеспечивается в широком диапазоне температур. Резисторы, подключенные к микросхеме US2, определяют пороги включения и отключения нагрузки.

В частности, резистор R5 устанавливает ширину петли обратной связи. Разница между уровнями переключения должна быть достаточной, чтобы предотвратить появление в схеме колебаний, вызванных отключением нагрузки с большим током потребления от аккумулятора со значительным внутренним сопротивлением. Меняя соотношение сопротивления цепи R3, R4, можно установить необходимый порог срабатывания защиты по напряжению.

Практически для всех элементов Li-Ion или Li-Po, в том числе, для аккумуляторов 18650, порог отключения 3 В будет оптимальным. Исходя из этого значения, и выбраны номиналы элементов R3, R4. При этом отказ от подстроечных резисторов позволил сделать устройство миниатюрным. В свою очередь, максимальный рабочий ток ограничен транзистором и составляет примерно 2 А, в зависимости от температуры окружающей среды.

Схема защиты литиевых аккумуляторов собрана на односторонней печатной плате размерами 26×15 мм, порядок установки элементов представлен на рисунке выше. Модуль не требует каких-либо пуско-наладочных действий. На практике были получены следующие значения:

  • порог активации 3,06 В;
  • порог отключения 3,38 В;
  • падение напряжения (при токе потребления нагрузкой 1 А) 67 мВ (Uпит =3,5 В);
  • ток потребления без нагрузки 140 мкА при Uпит = 3,5 В и 130 мкА при Uпит = 3 В.

Для защиты миниатюрного блока от воздействия окружающей среды его можно покрыть лаком и поместить в кусок термоусадочной трубки.

Оцените статью:
1 балл из 52 балла из 53 балла из 54 балла из 55 баллов из 5
Loading...Loading...
Поделитесь с друьями!
Практическая электроника и технические поделки для начинающих
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: